Может ли Солнце родиться снова?

Примерно через 5 миллиардов лет Солнце начнет раздуваться до красного гиганта. Это вызовет некоторые проблемы, потому что жизнь на планете, вращающейся вокруг красного гиганта, тяжела . Даже если Земля не будет поглощена расширяющимся Солнцем, она будет выжжена. Мы смотрим на температуру поверхности где-то от 500 ∘ F около 3200 ∘ F, что очень неприятно. Через 3 миллиарда лет Солнце превратится в белого карлика, окруженного протопланетной туманностью, и для того, что осталось от Солнечной системы, станет относительно тихо и скучно.

Я работаю над историей, действие которой происходит в далеком будущем. В частности, в нем участвует пара бесстрашных путешественников во времени, намеревающихся увидеть чудеса галактики — довольно стандартные вещи для путешествий во времени. Большая часть их путешествия пока не имеет значения, но ключевым событием является то, что они решают отправиться на 8 миллиардов лет в будущее, чтобы увидеть, как выглядит протопланетная туманность вокруг Солнечной системы, из чистого нездорового любопытства. Я бы хотел, чтобы они, к своему удивлению, обнаружили, что Солнце больше не белый карлик, а нормальная (что-ли?) звезда, поскольку она снова подвергается значительному ядерному синтезу. Возможно, жизнь снова станет возможной в какой-то части Солнечной системы.

Излишне говорить, что наши исследователи более чем шокированы. Дело в том, что вся эта предпосылка основывается на идее, что после того, как Солнце станет белым карликом, оно каким-то образом может превратиться в нормальную звезду, и когда я начал писать, я не был уверен, что это возможно. Может ли Солнце каким-то образом через 8 миллиардов лет сойти с пути белого карлика и снова начать синтезировать водород, гелий или тяжелые элементы? Вот мои критерии, довольно строгие:

  • Слияние должно быть стабильным во временной шкале, по крайней мере, в несколько тысяч лет. По общему признанию, это мало по звездным меркам, но я не испытываю удачу. Несколько миллионов лет было бы неплохо, но мои ожидания невысоки.
  • Солнце должно иметь светимость как минимум вдвое меньше текущей светимости, а лучше в пару раз больше.
  • Я бы предпочел, чтобы не было каких-либо катастрофических астрономических событий, таких как столкновение (или взаимодействие) с другой звездой, потому что тогда есть вероятность, что Солнечная система придет в беспорядок.
  • Событие должно быть естественным, а не спровоцировано развитой цивилизацией или чем-то далеким от этого. Например, я бы запретил поднимать звезды или создавать какие-то мегаструктуры.
Я признаю, что ваша идея определенно интересна, но вы, если бы захотели, могли бы превратить Солнце в нейтронную звезду, но Юпитер и Сатурн столкнулись и поглотили еще немного солнечного материала, и теперь сами являются маленьким солнцем, вращающимся вокруг своей орбиты. ныне мертвое солнце... может быть круто посмотреть.
@BladeWraith Это возможно (хотя Солнце далеко не достаточно массивно, чтобы стать нейтронной звездой, и даже совокупная масса Сатурна и Юпитера недостаточно высока, чтобы начать ядерный синтез).
Я полностью согласен, но прошло 8 миллиардов лет, прежде чем произошло что-то, что могло увеличить шансы на то, что это произойдет, может быть, даже поглотить часть материи, которую выбросило бы солнце... просто дай мне помечтать... рыдать рыдать рыдать
Что, если вместо возвращения Солнца в «нормальное» состояние масса его расширения в виде красного гиганта оттолкнула Землю в новую зону Златовласки, таким образом, температура близка к нормальной?
@kikirex Орбита Земли расширится, да , хотя этого может быть недостаточно; температура поверхности по-прежнему будет высокой. Кроме того, я действительно ищу события, которые могут произойти после того, как Солнце войдет в стадию белого карлика или около того.
Мне не ясно, ищете ли вы только естественные явления, которые могли бы вызвать такой результат, или пытаетесь понять, что можно сделать с солнцем с помощью какой-то мега-инженерии — добавления огромного количества массы/водорода обратно. в него и т.д. Что это?
@VBartilucci Просто естественные процессы; все искусственное исключено.
Разве Солнечная система уже не пришла бы в «беспорядок» из-за того, что Солнце превратилось в красного гиганта, а затем в белого карлика, или вы имели в виду, что эти фазы пропущены?
@RealSubtle Помимо поглощения Меркурия и Венеры (возможно, Земли) и увеличения радиусов орбит, нет, это не было бы хаотичным. Солнце теряет много массы в фазе красного гиганта. Когда я говорю «беспорядок», я имею в виду сильное гравитационное нарушение орбит остальных планет, чего не произойдет, если в Солнечную систему не прибудет внешнее тело.
Я считаю, что достаточно развитая цивилизация может собрать достаточно водорода, чтобы создать новую звезду. Черт возьми, если бы они могли, они могли бы использовать устройства для сбора фоновой энергии и использовать ее для преобразования указанной энергии в материю и в звезду.
Путешествие во времени — это волшебство, как и возрождение солнца.

Ответы (3)

На самом деле я понял это вскоре после того, как начал рассказ, и поэтому я собираюсь опубликовать собственный ответ, потому что он может быть полезен другим. Очевидно, я все еще открыт для новых идей, если эта ошибочна или неполна.

TL;DR: Да, это может сработать в достаточно короткие сроки.

Таким образом, Солнце превратится из красного гиганта в белого карлика, когда оно пройдет асимптотическую гигантскую ветвь звездной эволюции, став звездой AGB. Он останется в этой фазе самое большее на несколько миллионов лет , теряя огромное количество массы из-за звездных пульсаций. После такой экстремальной потери массы — порядка половины массы Солнца — она превратится в пост-AGB-звезду и направится к следу белого карлика.

Теперь пульсации в звезде продолжаются на протяжении всей фазы AGB и включают вспышки гелия в оболочке , где внезапно начинается синтез гелия в оболочке водорода в звезде. Это происходит несколько раз для звезды AGB и может продолжаться по мере того, как Солнце переходит через фазу после AGB и образует планетарную туманность.

При правильных условиях может произойти нечто, называемое очень поздним тепловым импульсом , когда звезда входит в ветвь белых карликов. Это быстро истощает водород и может инициировать синтез тяжелых элементов внутри звезды. Теперь уже бывший белый карлик возвращается в фазу AGB очень быстро — в течение десятилетий или века — и снова начинает жизнь как звезда AGB, оставаясь на ветви в течение сотен лет, в зависимости от потери массы. В конце этой эпохи звезда будет вынуждена навсегда стать белым карликом, так как потеряет почти весь свой водород.

Так бывает? Скорее всего! Есть несколько примечательных случаев-кандидатов:

  • Объект Сакураи , который начал демонстрировать такое поведение в 1996 году. Позднее в том же году Duerbeck & Benetti (1996) применили очень позднюю модель теплового импульса .
  • V605 Aquilae , яркость которой возросла в 1918 году. Вместо этого она могла стать новой (или слиться с другой звездой), но гипотеза возрождения остается правдоподобной.
  • FG Стрелец , который, возможно, начал превращаться обратно в звезду AGB около века назад. Он продолжает остывать, что имеет смысл, поскольку белые карлики обычно горячее, чем звезды AGB или сверхгиганты.

FG Sagittae, возможно, перестали остывать; первые две звезды, вероятно, перестанут остывать через несколько десятилетий ( Лоулор и Макдональд (2003) ). После этого они снова войдут в фазу AGB. Теперь Объект Сакурая сформировал планетарную туманность. ∼ 17 000 лет назад, а его все еще видно. Протопланетные туманности недолговечны в астрономических масштабах, но эта никуда не денется в ближайшее время.

Теперь предположим, что Солнце также подвергается очень позднему тепловому импульсу. Какие условия мы рассматриваем? Три объекта выше дают нам довольно хорошую идею:

  • Согласно моделям эволюции AGB, его масса будет примерно вдвое меньше нынешней массы.
  • Его яркость будет ∼ В 10 000 раз больше текущей светимости. Это означает, что эффективная температура планеты ∼ В 100 а.е. от звезды будет такая же эффективная температура , как сейчас на Земле.
  • Фаза охлаждения должна длиться около века, а вторая фаза AGB продлится как минимум несколько сотен лет (модели предсказывают разные временные рамки; см. Herwig (2001) ). ∼ 1000 лет, вероятно, является верхним пределом.

Земля, скорее всего, не будет пригодна для жизни, хотя возможно, что Девятая Планета (или любые спутники, которые у нее могут быть) при наибольшем приближении к Солнцу будут пригодны (элементы ее орбиты не очень хорошо ограничены). Пояс Койпера также был бы теплее, что было бы неплохо. Возможно, даже внешние ледяные гиганты могли бы предоставить убежище любым достаточно смелым формам жизни. Конечно, 1000 лет (или несколько сотен лет!) — совсем немного времени для возникновения жизни, но, возможно, жизнь могла бы возникнуть в результате панспермии . Это все еще возможно.

Некоторые менее развитые идеи

У меня также были другие, менее многообещающие идеи, которые все еще могут работать, поэтому я опишу их здесь. Мне они нравятся немного меньше из-за отсутствия наблюдательной поддержки их эволюционных путей.

Итак, если синтез начнется снова, Солнце будет звездой с дефицитом водорода , потому что оно потеряет весь свой водород во время фаз AGB и post-AGB. Теперь мы знаем о некоторых классах звезд с дефицитом водорода, помимо звезд AGB:

Солнце никогда не станет звездой Вольфа-Райе; это недостаточно массивно. Но именно эти субкарлики кажутся многообещающими. Субкарлики B-звезды могут образовываться, когда красные гиганты преждевременно теряют свои внешние слои водорода (возможно, на горизонтальной ветви ), и могут развиваться в субкарлики O-звезды (которые также могут образовываться в результате слияния белых карликов). Единственная проблема, конечно, в том, что эта ранняя потеря водорода еще недостаточно изучена; может понадобиться двоичная система .

Это круто. Хорошо. Не круто. Горячий. Но... вы поняли, что я имею в виду.
Стадия «позднего теплового импульса» оценивается как «продолжающаяся всего около 200 лет», и неясно, будет ли после этого стабильное охлаждение в течение 10 000 лет.
@ Александр Похоже, я перепутал некоторые показатели; Я использовал число характерных временных масштабов тепловых импульсов до выхода из асимптотической гигантской ветви. Модели различаются; в зависимости от скорости потери массы и очень позднего теплового импульса мы могли бы рассчитывать где-то от 200 до 700 лет. Спасибо за исправление!
вашим путешественникам во времени невероятно повезло наблюдать такое явление. они бы пропустили это, если бы ошиблись хотя бы на несколько тысячелетий.

Вот еще одна мысль... Через некоторое время после того, как Солнце превратилось в белого карлика, совсем рядом проходит другая, менее массивная молодая звезда, и часть - или много - ее водорода уносится Солнцем. Вскоре это приведет к возобновлению синтеза водорода в переносимой массе.

К моменту прибытия путешественников во времени Солнце спокойно синтезирует украденный водород, и жертва кражи либо покинула этот район без большой массы, либо была полностью поглощена. Первое гораздо более вероятно.

Конечно, тщательное изучение звездного вора обнаружит огромное количество железа и других элементов конечной стадии, и будет несложно понять, что произошло.

Я думаю, что это может иметь неблагоприятный эффект искажения орбит планет.

(обратите внимание, что, хотя этот ответ явно нарушает условия, изложенные в OP, я не удаляю его для дальнейшего использования, чтобы избежать ситуации с DenverCoder9 .)

Вмешательство человека

Существует техника под названием « Звездный подъем» , которая поднимает массу звезд с помощью магнитных полей, позволяя цивилизациям собирать огромное количество материи.

https://www.youtube.com/watch?v=pzuHxL5FD5U

https://en.wikipedia.org/wiki/Star_lifting

Материя будет использоваться для мегаструктур, таких как Рои Дайсона, а также позволит продлить срок службы Солнца за счет уменьшения массы, поэтому ваш путешественник во времени увидит меньший желтый карлик G-типа (или указанную звезду, ставшую красным гигантом), или потенциально красный карлик с продолжительностью жизни триллионы лет.

Но что, если вы хотите, чтобы люди исчезли?

использование 10% общей выходной мощности Солнца позволило бы поднимать 5,9 × 10 ^ 21 кг вещества в год (0,0000003% от общей массы Солнца)

-Википедия

Выражение для времени жизни главной последовательности может быть получено как функция массы звезды и обычно записывается относительно солнечных единиц.

т М С т ⊙ ∼ ( М М ⊙ ) − 2,5

куда
т ⊙ = Срок службы Sun MS

М = масса звезды

М ⊙ = солнечная масса

- Университет Суайнберна

Скажем, гамма-всплеск или что-то еще уничтожило людей (которые в действительности, вероятно, ушли бы в межзвездное пространство к тому времени), потому что мы не хотим, чтобы наша будущая солнечная система, которую посещают наши главные герои, увидела других людей. Сколько им нужно поднять звезду, чтобы удвоить продолжительность жизни Солнца? С учетом приведенных выше предположений мы можем рассчитать изменение массы, необходимое для достижения цели. Я подумал, что приведенное выше уравнение было своего рода путаницей, поэтому я упростил его до

ф ( Икс ) знак равно ( Икс 1 ) − 2,6

куда Икс это масса в пересчете на солнечные массы и ф ( Икс ) это время с точки зрения продолжительности жизни Солнца (я повторяю одно и то же снова и снова?). Мы видим, что для удвоения продолжительности жизни Солнца потребовалось бы уменьшение массы Солнца на 25%. 8.3 ⋅ 10 7 лет, или 83 миллиона лет. Использование всей вырабатываемой солнечной энергии по-прежнему займет 8,3 миллиона лет, хотя энергия, вероятно, не будет проблемой, поскольку большая часть вырабатываемой энергии будет состоять из водорода, повторно используемого для ядерного синтеза. К этому времени люди, вероятно, смогут достичь статуса Кардашева-3, поэтому этот вариант, вероятно, нежизнеспособен.

Обратите внимание, что в своем вопросе я спросил о природном явлении и специально исключил звездообразование или подобные методы.
@ HDE226868 о боже извините за это.
Может ли Солнце родиться снова?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v